浮動(dòng)葉輪自動(dòng)平衡離心泵軸向力的理論分析.pdf

1、在泵類機(jī)械中，軸向力是泵設(shè)計(jì)、運(yùn)行中必須考慮的因素。特別是分段式多級(jí)泵和高揚(yáng)程潛水(油)泵，因葉輪同向排列，水泵在運(yùn)行中會(huì)產(chǎn)生很大的軸向力。在泵的運(yùn)行中如果存在過(guò)大的軸向力，將會(huì)使得泵在工作時(shí)存在事故隱患，引發(fā)安全事故，影響生產(chǎn)，導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。眾所周知，水泵揚(yáng)程愈高，軸向力愈大，過(guò)大的軸向力容易導(dǎo)致泵的事故停車。所以，開展對(duì)的平衡軸向力方法以及軸向力精確計(jì)算的研究是極其必要的，而且具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和學(xué)術(shù)價(jià)值。 首先，從軸

2、向力產(chǎn)生的原因、平衡軸向力常用方法、軸向力的計(jì)算三方面闡述了國(guó)內(nèi)外軸向力研究現(xiàn)狀。研究表明：對(duì)泵腔內(nèi)液體壓力分布的理論研究還不夠深入，軸向力計(jì)算公式較多，按照不同的計(jì)算公式算出的軸向力的值有時(shí)相差很大，這給設(shè)計(jì)者造成了困惑。另一方面，有關(guān)平衡軸向力的理論研究報(bào)道甚少，大量文獻(xiàn)介紹的是平衡軸向力的傳統(tǒng)方法，如在葉輪后蓋板上設(shè)有平衡孔、多級(jí)泵中采用葉輪對(duì)稱布置、平衡盤、平衡鼓、平衡盤和平衡鼓聯(lián)合作用等方法。近年來(lái)也提出了的一些新的平衡軸向力

3、方法，這些方法是基于對(duì)背葉片、平衡盤、平衡鼓的改進(jìn)，針對(duì)某種類型的泵，這些裝置確實(shí)起到了良好的平衡作用。在上述研究的基礎(chǔ)上，提出了本文的主要研究?jī)?nèi)容。 其次，介紹了課題組近幾年對(duì)軸向力的研究。針對(duì)平衡裝置問(wèn)隙窄小、雷諾數(shù)較大、流動(dòng)很復(fù)雜的特點(diǎn)，通過(guò)簡(jiǎn)化的Navier-Stokes方程，嘗試求解出速度分布和壓力分布，這對(duì)今后軸向力的研究奠定了一定的理論基礎(chǔ)。軸向力的研究，可以歸納到泵腔內(nèi)速度分布和壓力分布的研究，而速度和壓力與泵腔

4、的幾何尺寸、表面的粗糙度、密封環(huán)間隙和平衡結(jié)構(gòu)的幾何尺寸等有關(guān)，在今后的研究中要加以重視。 再其次，開展了浮動(dòng)葉輪自動(dòng)平衡離心泵軸向力的理論分析。針對(duì)平衡腔體直徑方向長(zhǎng)軸向方向短的特點(diǎn)，建立了平衡腔內(nèi)液體流動(dòng)模型，利用量次對(duì)比法得出簡(jiǎn)化的Navier-Stokes方程，求解出了平衡腔內(nèi)壓力沿半徑的關(guān)系式，其壓力分布為一條指數(shù)函數(shù)。以3BA-6單級(jí)單吸離心泵為研究對(duì)象，通過(guò)對(duì)平衡腔內(nèi)壓力的定量分析得出：平衡腔內(nèi)壓力p的變化是實(shí)現(xiàn)浮

5、動(dòng)葉輪自動(dòng)調(diào)節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)之一，影響壓力變化的主要因素是葉輪平衡孔總面積與后密封環(huán)間隙δ1的面積的比值k2；當(dāng)k2≥1.5時(shí)，平衡腔內(nèi)壓力p變化平坦。因此在軸向力計(jì)算時(shí)，可認(rèn)為平衡腔內(nèi)壓力p不變，且平衡腔內(nèi)壓力p為水泵相應(yīng)工況下的揚(yáng)程的5～10％。該結(jié)論對(duì)浮動(dòng)葉輪自動(dòng)平衡離心泵軸向力結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有重要的指導(dǎo)意義。 最后，指出離心泵軸向力研究是個(gè)薄弱環(huán)節(jié)，期待著科技工作者在理論上有新的突破。目前，對(duì)浮動(dòng)葉輪自動(dòng)平衡離心泵軸向力的理論研究